JP5385081B2 - 原稿読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、照明装置の光量を計測するためにその照明装置が発する光を反射させて読取センサに導く基準板とを有する原稿読取装置に関するものである。

原稿面の画像を読み取る原稿読取装置では、主走査方向に延在する照明装置で照明された原稿面からの反射光をＣＣＤなどの受光素子を備えた読取センサに受光させて画像信号を出力させるようになっている。この原稿読取装置の照明装置には、従来、ＣＣＦＬ（冷陰極管）等の蛍光管を用いたものが一般的であったが、近年、省エネルギーなどの観点から、光源にＬＥＤを用いたものが普及しつつある。

このような光源にＬＥＤを用いた照明装置では、読取領域の全幅に渡ってＬＥＤを配列した構成の他、読取領域の全幅に渡って延在する柱状の導光体を用いて、点光源であるＬＥＤが発する光を原稿面に導くようにした構成が採用されており、導光体には、ＬＥＤが発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、光出射面に対向して、プリズムによる光反射部が設けられている（特許文献１参照）。

また、光源の光量は、立上り特性や周囲温度による発光効率の変化により変動する。このため、点灯時や原稿の読み取り開始時などに、読取センサの受光素子の出力信号が一定となるように光源の光量を補正する処理が行われる。この光源の光量補正では、原稿読取領域の外側に基準板（通常は白色のシート状部材）を設け、照明装置が発する光を基準板で反射させて読取センサに導く技術が知られている（特許文献２参照）。

特開２００１−６１０４０号公報 特開２００６−２１１５２６号公報

しかるに、図７（Ａ−１）に示すように、導光体７１を用いた照明装置では、プリズムの幅で副走査方向の照射幅を調整することができ、プリズムの幅を狭くして照射幅を狭く絞り込むことで、原稿読取幅の外側の領域に光が無駄に照射されないようして、光の利用効率を高め、これにより低消費電力化をより一層促進することができる。

一方、図７（Ａ−２）に示すように、基準板７３は、原稿Ａの邪魔とならないように、また紙粉等による汚れが付着しないように、原稿ガラス７２の内側に配置されており、導光体７１に対して基準板７３が原稿Ａより近くに位置し、導光体７１に対する位置関係が原稿Ａと基準板７３とで異なる。

このため、副走査方向の照射幅を狭くすると、基準板７３には十分な光量の光が照射されず、読取センサで受光される光量が大幅に小さくなり、光量計測において十分なＳ／Ｎ比を確保することができないために、安定した光量制御を行うことができないという問題が生じる。

一方、図７（Ｂ−１）・（Ｂ−２）に示すように、照明装置に蛍光管７４を用いた構成では、副走査方向の照射幅が広いため、原稿Ａの読取幅部分と基準板７３との双方に十分な光量の光を照射させることができ、前記のような問題は発生しない。

本発明は、このような知見に基づき案出されたものであり、その主な目的は、導光体を用いた照明装置で、低消費電力化を図るために光照射幅を狭く絞り込んだ場合でも、照明装置の光量を計測するための基準板に十分な光量の光が照射されるように構成された原稿読取装置を提供することにある。

本発明の原稿読取装置は、原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、前記照明装置の光量を計測するためにその照明装置が発する光を反射させて前記読取センサに導く基準板とを有し、この基準板が、原稿読取領域の外側で且つ原稿ガラスを挟んで原稿と相反する側に配置された原稿読取装置であって、前記照明装置は、光源と、この光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して光反射部が設けられた導光体とを有し、この導光体は、原稿面に光を照射する第１の領域と、前記基準板に光を照射する第２の領域とを有し、この第２の領域では、前記第１の領域より光の副走査方向の照射幅が大きくなるようにした構成とする。

本発明によれば、第２の領域で光の照射幅が大きくなることから、基準板にも十分な光量の光が照射されるため、安定した光量制御が可能になる。また、第１の領域では、原稿読取幅を照射するのに必要な幅に光照射幅を狭く絞り込むことができるため、光の利用効率を高めて、低消費電力化を図ることができ、また発熱が少なくなるため冷却機構を簡略化することができる。

本発明が適用される原稿読取装置を示す模式図 図１に示した照明装置の断面図 図２に示した導光体の下面図 図３に示した導光体における光の照射状況を示す模式図 導光体における第２の領域及び基準板の配置位置を変えた例を示す模式図 図３に示した導光体の断面図 導光体及び蛍光管における光の照射状況を示す模式図

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、前記照明装置の光量を計測するためにその照明装置が発する光を反射させて前記読取センサに導く基準板とを有し、この基準板が、原稿読取領域の外側で且つ原稿ガラスを挟んで原稿と相反する側に配置された原稿読取装置であって、前記照明装置は、光源と、この光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して光反射部が設けられた導光体とを有し、この導光体は、原稿面に光を照射する第１の領域と、前記基準板に光を照射する第２の領域とを有し、この第２の領域では、前記第１の領域より光の副走査方向の照射幅が大きくなるようにした構成とする。

これによると、第２の領域で光の照射幅が大きくなることから、基準板にも十分な光量の光が照射されるため、安定した光量制御が可能になる。また、第１の領域では、原稿読取幅を照射するのに必要な幅に光照射幅を狭く絞り込むことができるため、光の利用効率を高めることができる。

前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記光反射部には、前記導光体の長手方向と直交する向きに延びた突起状のプリズムが、長手方向に複数並んで形成されており、前記第２の領域では、前記プリズムの幅が前記第１の領域より大きくなるようにした構成とする。

これによると、第２の領域で、プリズムが幅広に形成されていることから、光の副走査方向の照射幅を拡大することができる。また、第１の領域のプリズムと第２の領域のプリズムとは、プリズム形成面を成形する金型で同時に成形することができるため、製造コストの上昇を避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第２の発明において、前記第２の領域の前記プリズムの幅が、前記第１の領域の前記プリズムの中心線に対し、均等に幅広に形成された構成とする。

これによると、導光体が互いに平行となる態様で２つ設けられる場合、同じ構成の導光体を並べて使用でき、部品を共用してコストの上昇を避けることができる。

前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第２の発明において、前記第２の領域の前記プリズムの幅が、前記第１の領域の前記プリズムの中心線に対し、片側のみに幅広に形成された構成とする。

これによると、導光体が互いに平行となる態様で２つ設けられる場合に、対向する側のプリズム幅を幅広に形成するので、外側に余分な光が発生せず、光の利用効率をさらに高めることができる。

前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第１から第４のいずれかの発明において、前記光出射面の断面が楕円形状をなし、前記断面が、前記導光体の前記光入射面から前記導光体の端部にかけて、同一楕円率で次第に小さくなるように設定された構成とする。

これによると、通常は光の減衰や、導光体の端部にかけて光の密度が低くなることにより、出射面からの光が少なくなるが、楕円の径が小さくなっていくことにより、光の密度が増して、より第１の領域のプリズム、第２の領域のプリズムに反射する光が増えるため、光出射面からさらに効率良く光を出射させることができ、第１の領域及び第２の領域において所要の照度幅でより高い照度を得ることができる。

前記課題を解決するためになされた第６の発明は、前記第１から第５のいずれかの発明において、前記基準板は、前記読取領域を挟んで前記光源と相反する側に配置され、前記第２の領域は、前記基準板に対応して、前記導光体における前記光源と相反する側の端部の近傍に設けられた構成とする。

これによると、導光体において反光源側に傾いた状態で光出射面から出射される光を効率良く基準板に入射させるために、導光体の第２の領域に対して基準板を反光源側にずらした位置に設ける場合でも、基準板の周囲に無駄な空きスペースが生じないため、装置の主走査方向寸法が不要に増大することを避けることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明が適用される原稿読取装置１は、原稿Ａを照明するために主走査方向に延在する照明装置２と、原稿Ａからの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサ３と、原稿Ａからの反射光を読取センサ３に導く縮小光学系４とを有している。

読取センサ３では、光を電気信号に変換する受光素子（ＣＣＤ）がＲＧＢの各色ごとに主走査方向に配列されてラインセンサを構成している。原稿Ａは、搬送ローラ５により原稿ガラス６と原稿ガイド７との間に送り込まれ、原稿Ａを搬送することで副走査方向の走査が行われる。

縮小光学系４は、複数のミラー１１と、レンズ１３とを有している。レンズ１３は、原稿Ａからの反射光を、読取センサ３の受光面上で結像させると共に、読取センサ３の幅に適合するように主走査方向に縮小するものである。

図２に示すように、照明装置２は、光源２１と、この光源２１が発する光を原稿Ａの読取面に導く導光体２２と、光源２１及び導光体２２を一体的に支持する筐体２３と、光源２１で発生した熱を放熱する放熱体２４とを有している。

光源２１は、例えばセラミック製の基板上にＬＥＤチップが設けられると共に、このＬＥＤチップを覆うように半球状のレンズが設けられたものである。この光源２１は、いわゆる１チップ型白色ＬＥＤであり、ＬＥＤチップは青色光を発し、レンズは、透明のシリコンなどからなるボンディング材中に黄色蛍光体を分散させたものであり、ＬＥＤチップが発する青色光が、レンズ内の黄色蛍光体により黄色光に変換され、レンズを透過した青色光と黄色蛍光体が発する黄色光とが混じり合うことで白色光となる。

導光体２２は、読取領域の略全幅に渡って延在するように設けられ、光源２１が発する光を長手方向の一端側の光入射面３１から入射させて長手方向に延びた光出射面３２から出射させるために、光出射面３２に対向して光反射部３３が設けられている。この導光体２２は、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などの透光性を有する樹脂材料にて形成され、光源側から反光源側に向けて断面積が次第に小さくなるテーパー形状をなしている。

光入射面３１は平面をなし、光出射面３２は、断面が楕円形状の曲面をなしている。光反射部３３では、平面あるいは緩やかに湾曲した曲面上に、断面が三角形状あるいは台形状をなす突起状のプリズムが、導光体２２の長手方向に対して直交する向きに延びた状態で、導光体２２の長手方向に複数配列されている。

導光体２２の光源側の端部は第１の保持部材２５に保持され、反光源側の端部は第２の保持部材２６に保持されている。導光体２２の光源側の端部には、光源２１から出射された光を導光体２２の光入射面３１に導く光反射体２８が設けられている。導光体２２の反光源側の端部を保持する第２の保持部材２６の内部には、導光体２２の端面３４に当接可能なミラー部材２７が収容されている。このミラー部材２７には導光体２２の端面３４側に反射面が形成され、導光体２２の内部にて屈折反射を繰り返しながら導光体２２の端面３４まで到達した光が、ミラー部材２７の反射面で反射されて導光体２２の内部に戻される。

なおここでは、導光体２２が、互いに平行となる態様で２つ設けられており（図１参照）、光源２１も、２つの導光体２２に対応して２つ設けられている。

ところで、ＬＥＤを用いた光源２１では、一般に立上り特性で約１０％程度の光量変化があり、また周囲温度変化に伴って発光効率が変化する。このため、点灯時や原稿の読み取り開始時などに、読取センサ３の受光素子の出力信号が常時一定となるように光源２１の光量を補正する処理が行われ、この光量補正の際に光源２１の光量を計測するため、導光体２２の光出射面３２から出射される光を反射させて読取センサ３に導く基準板３５が設けられている。

基準板３５は、例えば白色のシート状部材からなり、原稿Ａの読取の邪魔とならないように、原稿読取領域の外側に配置されている。また、この基準板３５は、原稿ガラス６上を搬送される原稿Ａの邪魔とならないように、また紙粉等による汚れが付着しないように、照明装置２と同様に原稿ガラス６の内側、すなわち原稿ガラス６を挟んで原稿Ａと相反する側に配置されており、基準板３５が原稿Ａより近くに位置する。

図３に示すように、導光体２２は、原稿面に光を照射する第１の領域４１と、基準板３５に光を照射する第２の領域４２とを有し、この第２の領域４２では、プリズム４３の幅、すなわち導光体２２の長手方向と直交する延在方向の寸法が、第１の領域４１に位置するプリズム４３の幅より大きくなっている。

第１の領域４１のプリズム４３ａと第２の領域４２のプリズム４３ｃとは、連続した状態で形成されており、プリズム４３ａとプリズム４３ｃとの間には、幅が次第に変化するようにプリズム４３ｂが形成されている。プリズム４３ａ及びプリズム４３ｃは一定の幅で形成されている。さらにここでは、反光源側にもプリズム４３ｅが形成されており、プリズム４３ｅとプリズム４３ｃとの間にも、幅が次第に変化するようにプリズム４３ｄが形成されている。これらのプリズム４３は、導光体２２のプリズム形成面を成形する金型で同時に成形することができるため、製造コストの上昇を避けることができる。

なお、導光体２２は、アクリル樹脂などの透光性に優れた材料にて形成されるが、光吸収により光源２１から離れるに従って光が減衰する。このため、光出射面３２から出射される光の照度分布を、長手方向の全体に亘って均一にするには、プリズム４３ａによる反射面積を、光源側から反光源側に向かって次第に大きくしていく必要がある。そこで、原稿読取領域に対応したプリズム４３ａの幅を、光源側から反光源側に向かって次第に大きく設定するようにしても良い。

図４に示すように、導光体２２の光出射面３２から出射される光は、原稿Ａや基準板３５に対して斜め方向から入射し、原稿Ａや基準板３５からの反射光が２本の導光体２２の間を通ってミラー１１に入射する（図１参照）。

図４（Ａ）に示すように、第１の領域４１では、プリズム４３ａが幅狭に形成されていることから、原稿読取幅を照射するのに必要な幅に光照射幅を狭く絞り込むことができ、原稿読取幅の外側の領域に光が無駄に照射されないため、光の利用効率を高めることができ、これにより低消費電力化をより一層促進することができる。

一方、図４（Ｂ）に示すように、第２の領域４２では、プリズム４３ｃが幅広に形成されていることから、第１の領域４１より光の副走査方向の照射幅が大きくなり、基準板３５にも十分な光量の光が照射されるため、安定した光量制御が可能になる。

ここで、プリズム４３ｃが、例えば、図４（Ｂ）に示すように、幅狭に形成されたプリズム４３ａの中心線に対し均等に幅広形成された場合、図１に示すように導光体２２が、互いに平行となる態様で２つ設けられる構成において、同じ構成の導光体２２を並べて使用することができ、部品を共用してコストの上昇を避けることができる。

また、プリズム４３ｃが、例えば、図４（Ｃ）に示すように、幅狭に形成されたプリズム４３ａの中心線に対し片側のみに幅広形成された場合、図１に示すように導光体２２が、互いに平行となる態様で２つ設けられる構成において、対向する側のプリズム幅を幅広に形成するので、外側に余分な光が発生せず、光の利用効率をさらに高めることができる。

図５（Ａ）に示すように、基準板３５は、原稿読取領域を挟んで光源２１と相反する側に配置され、導光体２２の第２の領域４２は、基準板３５に対応して、導光体２２における光源２１と相反する側の端部に設けられている。

導光体２２では、光源２１から光入射面３１に入射した光が、導光体２２の外周面で全反射しながら反光源側に進み、プリズム４３ａ・４３ｃによって光出射面３２の方向に角度変換されるが、このとき、光出射面３２から出射される光は、主に導光体２２の長手方向に直交する方向に対して反光源側に傾いた状態で出射される斜め方向成分を有する。このため、第２の領域４２のプリズム４３ｃで反射されて光出射面３２から出射される光を効率良く基準板３５に入射させるには、第２の領域４２に対して基準板３５を反光源側にずらした位置に設けると良い。

ここで、図５（Ｂ）に示すように、第２の領域５１が光源側の端部の近傍に設けられていると、反光源側に傾いた状態で光出射面３２から出射される光を効率良く基準板３５に入射させるには、基準板３５を光源２１から離れた位置に配置する必要があり、これにより基準板３５の光源側に無駄な空きスペースが生じ、装置の主走査方向寸法が大きくなるという問題が生じる。

これに対して、図５（Ａ）に示したように、第２の領域４２が反光源側の端部の近傍に設けられていると、基準板３５を読取領域に近接して配置することで、基準板３５の周囲に無駄な空きスペースが生じないため、装置の主走査方向寸法が徒に増大することを避けることができる。

ところで、図６に示すように、導光体２２の光出射面３２は、楕円形状断面をなしている。図６（Ａ）は、図３のＡ−Ａ線断面位置、すなわち光源側の端部での断面形状を示し、図６（Ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線断面位置、すなわち反光源側の端部で第１の領域４１に含まれる部分での断面形状を示し、図６（Ｃ）は、図３のＣ−Ｃ線断面位置、すなわち反光源側の端部で第２の領域４２に含まれる部分の断面形状を示しており、光出射面３２は、相似形、すなわち楕円率（例えば０．４）が同一となる楕円形状断面をなし、光出射面３２を規定する楕円の径が、光源側から反光源側に向かって次第に小さくなるように設定されている。

これにより、通常は光の減衰や、導光体の端部にかけて光の密度が低くなることにより、出射面からの光が少なくなるが、楕円の径が小さくなっていくことにより、光の密度が増して、より第１の領域のプリズム、第２の領域のプリズムに反射する光が増えるため、光出射面３２から効率良く光を出射させることができ、第１の領域及び第２の領域において、所要の照射幅で高い照度を得ることができる。特に、光出射面３２を規定する楕円の焦点がプリズム４３の近傍に位置するように設定することで、平行度の高い光を光出射面３２から出射させることができる。

なお、前記の例では、原稿を搬送することで副走査方向の走査が行われる構成としたが、原稿ガラス上に載置された原稿に対して照明装置及びミラーを副走査方向に移動させることで副走査方向の走査が行われる構成としても良い。

また、前記の例では、導光体の光反射部を、プリズムが形成された構成としたが、本発明における光反射部はこれに限定されるものではなく、例えばサンドブラストなどにより微細な凹凸が形成された構成としても良い。

本発明にかかる原稿読取装置は、導光体を用いた照明装置で、低消費電力化を図るために光照射幅を狭く絞り込んだ場合でも、照明装置の光量を計測するための基準板に十分な光量の光が照射される効果を有し、原稿ガラスを介して原稿を照明する照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、照明装置の光量を計測するためにその照明装置が発する光を反射させて読取センサに導く基準板とを有する原稿読取装置などとして有用である。

１ 原稿読取装置
２ 照明装置
３ 読取センサ
４ 縮小光学系
６ 原稿ガラス
２１ 光源
２２ 導光体
３１ 光入射面
３２ 光出射面
３３ 光反射部
３４ 端面
３５ 基準板
４１ 第１の領域
４２ 第２の領域
４３ プリズム
Ａ 原稿

Claims (6)

1. 原稿を照明するために主走査方向に延在する照明装置と、原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する読取センサと、前記照明装置の光量を計測するためにその照明装置が発する光を反射させて前記読取センサに導く基準板とを有し、この基準板が、原稿読取領域の外側で且つ原稿ガラスを挟んで原稿と相反する側に配置された原稿読取装置であって、
   前記照明装置は、光源と、この光源が発する光を長手方向の一端側の光入射面から入射させて長手方向に延びた光出射面から出射させるために、前記光出射面に対向して光反射部が設けられた導光体とを有し、
   この導光体は、原稿面に光を照射する第１の領域と、前記基準板に光を照射する第２の領域とを有し、この第２の領域では、前記第１の領域より光の副走査方向の照射幅が大きくなるようにしたことを特徴とする原稿読取装置。
2. 前記光反射部には、前記導光体の長手方向と直交する向きに延びた突起状のプリズムが、長手方向に複数並んで形成されており、前記第２の領域では、前記プリズムの幅が前記第１の領域より大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の原稿読取装置。
3. 前記第２の領域の前記プリズムの幅が、前記第１の領域の前記プリズムの中心線に対し、均等に幅広に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の原稿読取装置。
4. 前記第２の領域の前記プリズムの幅が、前記第１の領域の前記プリズムの中心線に対し、片側のみに幅広に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の原稿読取装置。
5. 前記光出射面の断面が楕円形状をなし、前記断面が、前記導光体の前記光入射面から前記導光体の端部にかけて、同一楕円率で次第に小さくなるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の原稿読取装置。
6. 前記基準板は、前記読取領域を挟んで前記光源と相反する側に配置され、前記第２の領域は、前記基準板に対応して、前記導光体における前記光源と相反する側の端部の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の原稿読取装置。

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